生物量参数实时在线检测技术的应用研究

简要介绍了锁相放大器的基本构成，分析了锁相放大器实现微弱信号检测的原理，设计了利用锁相放大在线检测微生物发酵过程生物量参数（菌体细胞浓度）的检测电路与检测系统，并且实验验证了该检测方法的可行性，该检测技术可以用于生物发酵过程菌体细胞浓度的实时在线监测。     

一种新型锁相放大器检测电路

锁相放大是微弱信号检测的重要手段．现有的模拟锁相放大器参数稳定性和灵活性差，数字锁相放大器存在运算复杂等问题、为此，提出一种新型锁相检测电路，将传统锁相放大器的优点与∑-△型A／DC的过采样和积分特性结合起来．对该电路作了理论分析，并通过实验证明了该电路比现有锁相放大器具有更好的性能，能实现与微处理器无“缝”数据采集和传输．     

海水营养盐微弱信号检测技术研究

基于光电检测原理和锁相放大技术,对海水营养盐微弱信号检测技术进行了研究。采用模拟锁相放大电路对光电二极管的微弱电压信号进行前置放大滤波处理,基于STM32F401硬件平台提出了改进的变步长最小均方自适应滤波算法对微弱信号做进一步滤波提取,最终实现海水营养盐微弱信号的精准检测。仿真和实验数据表明,该技术方案能够提高营养盐传感器的数据准确度和精密度。     

用于电光测量的电流放大器及其噪声测量方法

分析在微弱电流信号放大过程中由放大电路自身带来的各类噪声及其在电路输出端所产生的影响．用正弦波发生器法辅以锁相放大器（LIA）实现对放大电路噪声因子NF值的测量,进而判定各类放大器的最佳工作区间．     

基于加速度传感器的微弱信号放大电路设计

在地质振动勘探中存在微弱信号难以检测的问题。为了解决这一技术难题,提出了以仪表放大器和低通滤波器为核心器件的微弱信号放大检测装置。先详细阐述了该检测装置的电路结构,进而根据微弱信号特征,提出选择电子器件的有效方法以及在设计电路时需要注意的事项。最后采用集成程控增益仪表放大器INA110来设计微弱信号检测前置放大电路,采用OPA1632设计抑制电路噪声,并对微弱低频信号进行了测试,得到了理想的效果。     

基于加速度传感器的微弱信号放大电路设计

在地质振动勘探中存在微弱信号难以检测的问题。为了解决这一技术难题，提出了以仪表放大器和低通滤波器为核心器件的微弱信号放大检测装置。先详细阐述了该检测装置的电路结构，进而根据微弱信号特征，提出选择电子器件的有效方法以及在设计电路时需要注意的事项。最后采用集成程控增益仪表放大器INA110来设计微弱信号检测前置放大电路，采用OPA1632设计抑制电路噪声，并对微弱低频信号进行了测试，得到了理想的效果。
     

基于对数放大器的微弱信号检测系统

为解决微弱光信号检测中信号动态范围宽及噪声干扰等问题,设计一种由对称晶体管等分立元件组成的对数放大器.用方波信号对该对数放大器的输入、输出及频率特性进行分析,结果表明在输入信号频率低于13 Hz时,放大器有很好的放大特性,输入信号动态范围达60 dB,小信号增益最高可达到90 dB.使用该对数放大器设计了微弱光信号检测系统,针对检测系统存在的误差问题,基于电路放大关系编写算法,该算法能有效减小系统的输出误差.实验结果表明该系统能有效检测微弱信号.     

基于电子开关式锁相放大器的微弱信号检测方法

在磁感应成像系统中,有用的二次磁场十分微弱,都淹没在主磁场中,因此采用微弱信号检测技术中的锁相放大器来提取。本研究以电子开关为相敏检波核心,利用相敏检波、锁相环、直流放大滤波、AD采样等电路模块,构成了精度高的模拟锁相放大器。该系统检测有效值10~1 000μV频率为1kHz的正弦信号,其误差在2.6%以内;输入相同幅值频率为1.05kHz的噪声信号,其误差最大在3%以内;输入10倍幅值1.05kHz的噪声信号,对测量结果有一定影响,其误差最大8.6%。所以,基于电子开关式锁相放大器有很好的噪声抑制能力,能够在强噪声背景下提取出特定频率微弱信号。     

库尔勒香梨振动信号调理电路的设计与验证

无损检测和分级是提高库尔勒香梨的市场竞争力的关键,基于振动频谱特性的无损检测技术能够实现库尔勒香梨的内部品质检测和分级。为了使振动频谱法检测库尔勒香梨坚实度的装置实现便携化应用,本研究针对香梨振动信号的特点,设计了由电荷放大电路、电压放大电路、低通滤波电路、高通滤波电路和电压偏置电路组成的信号调理电路。仿真和实验结果表明:该调理电路能够对香梨振动的微弱电荷信号进行有效的放大和滤波,所测得的信号与通用电荷放大器所获得的信号基本一致,两者输出信号的峰值平均值偏差在1%以内,调理电路背景噪声最大为1.5 m V。该调理电路体积小、成本低,有望在库尔勒香梨的无损检测研究中替代通用电荷放大器以实现检测装置的便携化应用。     

用锁相放大器测量热敏电阻的温度特性

介绍锁相放大器测量 微弱信号的原理。设计锁相放大器测量热敏电阻温度特性的电路，并对测量结果进行分析和处理，证实被测的热敏电阻的温度特性为指数变化的特性。     

基于一次谐波的光谱吸收式甲烷气体传感器设计

甲烷气体检测是工业生产、环境监测和科学研究领域中的一个重要研究课题.该文在基于波长调制技术的光谱吸收式光纤气体检测方法的基础上,分析了一次谐波信号的数学模型,提出了一种基于一次谐波设计的光纤甲烷气体传感器的实施方案,设计精确的电流和温度电路控制垂直腔面发射激光器,利用锁相放大器AD630提取一次谐波信号幅度,实现对不同浓度的甲烷气体进行测量.实验结果表明,一次谐波信号幅度与浓度存在着很好的线性关系,分辨率达到20ppm.该系统消除了光源波动的影响,工作稳定,简化了结构,调试简便.     

光纤痕量气体检测系统的研究

基于气体对某一特定波长激光的吸收特性,利用调制技术及扫描技术,通过锁相放大检测二次谐波分量,实现了痕量气体的检测。实验结果表明,该系统灵敏度高,稳定性强,能适应气体检测的实用化。     

虚拟仪器技术在微弱信号检测教学中的应用探讨

针对目前《微弱信号检测》课程存在的实验资源有限和设备维护要求高的问题,提出了采用虚拟仪器技术与实验相结合的教学模式．该文以微弱信号检测技术中最重要的锁相放大器为例,利用LabVIEW软件设计了一种虚拟锁相放大器,通过对虚拟锁相放大器的学习,一方面可以让学生更好地掌握锁相放大器的结构和原理;另一方面熟悉虚拟仪器编程技术,了解虚拟锁相放大器的构建过程,通过自己动手开发虚拟锁相放大器,为下一步实验做好准备．     

一种新型数字锁相放大器的设计及其优化算法

为了提高信号的检测准确度,简化数字锁相放大器（digital lock—in amplifier,DLIA）的构建电路,将过采样技术应用到DLIA中;并对过采样引发的大存储量和大运算量问题,提出一种算法,从而有效地减小了数据的存储量和运算量．结果表明,该方法在不需要高性能微处理器支持的情况下,提高了DLIA的检测准确度和性价比,缩小了DLIA的体积,并可广泛应用于微弱信号的检测．     

基于LabVIEW的抽象化模拟电路实验教学系统

针对模拟电路实验教学系统的应用需求,为使学生更好地掌握模拟电路信号产生与处理方法,通过将具体的电路元件抽象为数学模型,采用LabVIEW 软件开发设计了抽象化的模拟电路信号产生与处理实验教学系统。根据教学实验的内容设计了3 个实验模块,每个模块包含不同的实验项目,涵盖了模拟电路信号产生与处理的基础部分与实际应用等内容。给出了实验模块的设计原则,并依次阐述了模块的实验原理与内容,以具体的实验案例模块为例讲解了模拟锁相放大器的设计与使用方法。该系统既融合了模拟电路信号产生与处理的基本知识,又拓展了锁相放大、仪表放大、线性变换等应用实例。实际应用表明,基于LabVIEW 的模拟电路实验系统满足课程的实验教学要求,取得了较好的教学效果。     

光热反射实验中微弱信号的测量

介绍了用激光光热反射方法测量表面下物体热物性的实验原理.分析了实验中噪声的主要来源,运用带通滤光片结合差分探测的方式降低激光器产生的噪声.锁相放大技术对被测信号进行窄带放大,锁相放大器结合示波器输出了被测信号的周期变化部分,实现了光热法测量中微弱信号的测量.     

差动对焦系统光电信号探测电路的设计

依据差动对焦系统的要求,给出了差动光电信号探测电路的实现方法。以高性能仪用放大器AD620BN、低噪声运放AD795JRZ和运放OP07EP为核心,设计了光电转换前置电路、信号调理及差分电路、二阶低通滤波器及伪零点消除电路,实现将差动光信号转换为电信号。经后续MSP430F149单片机系统电路处理后,产生调焦控制信号实现系统的自动对焦。实验测试结果验证了所设计电路的可行性和正确性,符合差动对焦系统的设计要求。     

高选择性便携式正交锁相放大器研制

针对商用锁相放大器或虚拟锁相放大器体积较大、 价格昂贵, 无法集成在便携式设备中的问题, 利用信号相干检测原理, 设计并研制了一种基于ARM7的便携式正交锁相放大器, 包括两路参考信号相互正交的相敏检波器。为验证各电路功能, 详细测量了各模块的输出信号波形。利用信号发生器模拟产生待测信号, 对两路相敏检波器的输入输出关系做了标定, 并重点对所研制锁相放大器的性能做了测试和表征, 包括量程、 均值误差、 选频特性和检测下限等。实验结果显示, 系统测量下限小于等于5 mV, 检测范围为5~3 000 mV, 均值误差绝对值小于等于10 mV, 满度测量误差小于等于1%, 待测信号允许带宽0~50 kHz, 3 dB频带宽度小于1 Hz, 达到了便携式仪器的测量要求。     

带式漏水传感技术及定位方法的研究

提出了一种基于双光纤宏弯耦合效应的新型带式漏水传感装置的整体设计方案。传感探头采用未经任何处理的双光纤扭绞螺旋结构,利用光纤宏弯时引起光纤内传播的光束泄露到双光纤扭绞结构中,并受环境折射率的调制,从而实现漏水传感。设计电路进行微弱信号提取,最后利用锁相放大技术改善信号质量,根据最后输出电压值的变化判定有无漏水及漏水量的多少。采用寻址定位法实现长达12.8 m的检测范围内50 mm的检测精度。搭建漏水检测实验平台,经实验证实,电压—漏水量关系接近线性,50 mm测量范围内最大线性误差为2.06 mm。     

基于AD603的一种微弱信号宽带放大器设计

在通信系统中接收机天线上接收到的一般都是毫伏级的微弱信号,为能够对其进行分析处理,必须进行前置放大.文章设计一种基于运放AD603的微弱信号宽带放大电路作为前置放大电路,仿真表明该前置放大电路稳定可靠、性能优良.